Stūmoklinių strypų ir cilindrų, kurie yra pagrindiniai hidraulinių ir pneumatinių sistemų komponentai, medžiagų pasirinkimas tiesiogiai veikia įrangos ilgaamžiškumą, patikimumą ir veikimo efektyvumą. Esant sudėtingoms darbo sąlygoms – aukšto-slėgio, didelio-dažnio slenkamiems judesiams, cilindro medžiaga turi turėti puikias mechanines savybes, atsparumą dilimui, atsparumą korozijai ir gerą apdirbamumą. Šiuo metu pramonės sektoriuje pagrindinės medžiagos, naudojamos stūmoklių strypams ir cilindrams, yra aukštos-kokybės anglinis konstrukcinis plienas, legiruotasis konstrukcinis plienas, nerūdijantis plienas ir specialiai apdoroto paviršiaus -medžiagos, kurių kiekviena turi pranašumų, atsižvelgiant į konkrečią paskirtį.
1. Aukštos-kokybės anglinis konstrukcinis plienas: ekonomiškumo ir pagrindinio našumo balansas
Aukštos-kokybės anglinis konstrukcinis plienas (pvz., 20 plienas ir 35 plienas) yra tradicinė stūmoklių kotų ir cilindrų pagrindinė medžiaga. Dėl mažų sąnaudų ir lengvo apdirbimo jis plačiai naudojamas vidutinio ir žemo slėgio -slėgiuose, kur stiprumo reikalavimai nėra aukšti. Normalizuojant arba grūdinant terminis apdorojimas gali pagerinti bendras šio plieno mechanines savybes, o chromavimas efektyviai padidina jo atsparumą dilimui ir korozijai. Tačiau būdingi anglinio plieno apribojimai yra santykinai mažas atsparumas tempimui ir atsparumas nuovargiui. Jis yra linkęs į deformaciją arba koroziją esant aukštam-slėgiui arba korozinei aplinkai, todėl dažnai reikia atlikti tolesnius paviršiaus grūdinimo procesus, kad būtų pašalinti šie trūkumai.
II. Legiruotasis konstrukcinis plienas: pageidaujamas didelio stiprumo ir atsparumo nuovargiui pasirinkimas
Vidutinio{0}}–-aukšto-slėgio ir didelės{3} apkrovos sąlygomis tinkamiausias pasirinkimas yra legiruotasis konstrukcinis plienas (pvz., 45 plienas, 27SiMn ir 40Cr), nes juose yra legiravimo elementų, tokių kaip chromas, manganas ir silicis. Pavyzdžiui, 40Cr po gesinimo ir grūdinimo terminio apdorojimo gali pasiekti aukštą tempimo stiprumą (didesnį arba lygų 800 MPa) ir takumo ribą, taip pat pasižymi geru atsparumu smūgiams ir matmenų stabilumu. Iš šios medžiagos pagaminti cilindrų blokai ypač gerai veikia esant{11}}sunkiai apkrovai, pvz., statybos mašinoms ir metalurgijos įrangai. Tačiau norint dar labiau padidinti paviršiaus kietumą ir atsparumą dilimui, siekiant sumažinti susidėvėjimą, atsirandantį dėl didelio{13}}dažnio trinties, reikalingi tikslūs apdirbimo ir paviršiaus grūdinimo būdai (pvz., azotavimas ir karbiuravimas).
III. Nerūdijantis plienas: sprendimas atsparumui korozijai ir{1}}švarai aplinkai
Labai korozinėje aplinkoje arba aukštuose{0}}švaros reikalavimuose, pvz., cheminio apdorojimo, maisto perdirbimo ir jūrų inžinerijos srityse, nerūdijantis plienas (pvz., 304 ir 316 l) yra tinkamiausia balionų medžiaga. Austenitinis nerūdijantis plienas ne tik pasižymi puikiu atsparumu rūgščių, šarmų ir druskos purškimo korozijai, bet dėl ne-magnetinių savybių jis taip pat tinka tiksliesiems instrumentams. Molibdeno pridėjimas prie 316 l nerūdijančio plieno dar labiau padidina jo atsparumą įdubimų ir plyšių korozijai. Tačiau dėl didelių medžiagų sąnaudų ir mažo šilumos laidumo reikia suderinti stiprumą ir atsparumą korozijai esant aukštai temperatūrai ir aukštam{10}}slėgiui. Be to, nerūdijančio plieno cilindrai paprastai yra veidrodiniai arba elektrolitiškai poliruoti, kad atitiktų sanitarinius arba optinius reikalavimus.
IV. Paviršiaus apdorojimo technologija: antrinis medžiagų savybių pagerinimas
Be pagrindinės medžiagos, tikrasis stūmoklio koto ir cilindro korpuso veikimas labai priklauso nuo paviršiaus inžinerijos metodų. Įprasti gydymo metodai apima:
• Kietasis chromavimas: galvanizuojant susidaro vienodo storio chromo sluoksnis (paprastai 30–50 μm), žymiai pagerinantis paviršiaus kietumą (HV 800–1200) ir atsparumą dilimui, tačiau reikia atsižvelgti į vandenilio trapumo riziką.
• Azotavimas: azoto atomai į plieno paviršių įvedami maždaug 500 laipsnių kampu, sudarydami didelio-kietumo nitrido sluoksnį (iki HV 900-1100), kuris pasižymi atsparumu dilimui, suspaudimams ir nuovargiui.
• Keramikos arba volframo karbido purškimas: terminis purškimas sukuria itin{0}}kietą dangą, tinkančią ekstremaliam susidėvėjimui arba aukštai -temperatūrai, tačiau kontroliuoti dangos sukibimą ir vienodumą gali būti sudėtinga.
Išvada
Renkantis stūmoklio kotą ir cilindro medžiagą, reikia visapusiškai atsižvelgti į daugelį veiksnių, įskaitant darbinį slėgį, skysčio aplinką, išlaidų biudžetą ir priežiūros ciklą. Ateityje, tobulėjant medžiagų mokslui, didelio-stiprumo lengvųjų lydinių (pvz., titano lydinio kompozitų), nano-dengimo technologijos ir priedų gamybos procesų taikymas dar labiau pagerins cilindrų našumą ir suteiks patikimesnius sprendimus aukščiausios-įrangos gamybos pramonei.
